2022基于单片机、eda技术的波形发生器的设计.docx

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1、2022基于单片机、eda技术的波形发生器的设计篇一：基于单片机的任意波形发生器的设计 1 绪论 在当今这个时代人们的生活水平不断提高，而产生方波、正弦波、三角波等波形的发生器存在一定的缺陷，现在我们应该需要一种能产生任意波形的发生器，它不单能产生传统的波形，还能输出它的频率、周期等功能，并且它的分辨率要求也是比较高的，还能清晰的看出波形图的幅值跟频率。因此，本设计中的信号发生模块选择AD9833,主控制器选择STC89C52单片机来实现，这些芯片就能完成了任意信号发生器的设计了。 1.1 课题背景及意义 在最近几年出现了一个能产生任意波形信号源的发生器，这就是任意波形发生器。任意波形发生器比

2、之前的波形发生器还利用了数模转化和微处理器等功能。任意波形发生器能够根据人们的要求显示出不同的波形，其中波形的周期也是可以变化的。它也可以产生一般发生器显示的波形，比如方波，三角波，正弦波等稳定周期的波形。 伴随着人类的进步，在工业上、电子上的发展不断加快，使人们对信号需要更深透的理解。通信的发展都需要不同的信号来测试，在研究生物学领域的时候，也要接触脑波信号跟神经信号等电信号。所以，任意信号发生器部分的信号源是由自动化部分的系统跟较少的测试方案一起组成的。这种发生器的发展越来越快，在电学跟非电学领域中发展也很快。 目前，大多数仪器设备开始朝着低功耗、便携式、智能化和多功能方向发展。大多数新型

3、的函数信号发生器都不再采用分立元件的方法，主要是因为采用分立元件制作的信号发生器的功耗较大，并且最终实现设计的体积也非常的大，此外这些信号发生器输出频率稳定度和精度都较差。DDS技术的出现为智能化、高精度和高稳定度的信号发生器的设计奠定了基础。DDS技术是一种全数字频率合成技术。它是利用一段数据链来通过数模转换而产生之前所确定的一个模拟信号，原因是它没有锁相环跟震荡元件的环节。为了能使显示出来的信号频率与它的转换速度为准确的，这就得需要将它的方法跟理论结合起来，才能确保它的功能正常工作。由上面的介绍让我们知道DDS技术具有许多优点：频率度较为稳定、产生出来的噪声相对低、提供的分辨率较高、转速也

4、是比较快的。由于DDS技术所存在的诸多优点，使得各种专用和通信的DDS芯片制作出来，应用到实际的函数信号发生器之中，并在当前函数信号发生器领 域占据着重要地位。 任意波形发生器可以任意的在计数机上输出波形的情况，这都是由于它一些特别的功能而产生的。为了能完成本设计，我们将采用专门产生波形的工具产生波形，这样会使波形更加的稳定。 每次用编辑器产生的波形都有一定的区别，那这样对有些任意波形发生器的产生的波形会耗费相当长的人力跟时间。为了使波形在计算机上能够稳定的输出，并且能认真的分析思考，因此采用了随机存取的办法来实现任意波形，这样能更准确的计算跟思考波形的一些特征，而且能更有效的与一般的波形发生

5、器进行对比。 1.2 课题设计要求 本课题首先研究的是任意波形发生器的基本原理与设计原理，熟练掌握单片机技术的应用。研究各种类型信号发生的原理及算法，研究DDS信号产生的特点及功能。并写出任意波形发生器的总体方案设计与论证。对DDS芯片及信号发生器系统组成的各部器件及芯片选择要很严格。输入模块、控制模块、频率合成模块及输出模块的设计，可选择单片机系统与DDS系统组合设计，借助相应的EDA设计软件进行完成。作总体系统电路设计及电路调试，提高波形发生器的精度和稳定性并使其具有实用价值。 2 DDS技术的介绍 2.1 任意波形发生器的设计原理 本设计采用数字控制信号的相位增量的新型DDS技术，它具有

6、好多优点，例如有较高的分辨率、良好的稳定性、可方便的产生较多的波形等。改变它之后输出的频率而采用的DDS技术提供每个周期的度数来完成的任意波形发生器。通过查表的方法来找出对应的相位点。用较多的点来替换产生的波形，这也就是一种插值描点的方法，然后按顺序的显示出来，再通过找多对应的相位点用数模转化器把波形显示出来。想要显示你要的那个波形就必须通过低通滤波滤掉刚刚用数模转化器转化出的那个波形，这个过程也就是模数转换的一个逆过程，其方法也比较简单。我们可以改变数模转换器中的参考电压跟两个插值点之间的相位而去改变波形的幅值跟频率了。 本设计是基于单片机并运用了DDS芯片而一起完成的一个设计方法。想要获得

7、你想要的任意的波形或者幅值，频率等，这就要用到单片机与之间的配合了。数模转换器的参考电压是DDS芯片产生合适的电压为基准，然后再由查表的方法，找出对应的相位点送到数模转换器中，产生对应的数值。通过查表的方法依次找出其一个周期后，再重头再来，然后输出下一个周期的波形。再由低通滤波处理经过D/A转换的信号，把一些干扰的波跟错误的插值频率处理掉，就能产生你所需要的任意波形了。 根据本设计的任务要求跟指导老师的要求，我就选择了下面的一些器件跟电脑软件来完成本设计。在硬件系统上我采用了主控制芯片是STC89C52的单片机跟AD9833的模块，以及DAC0832数模转换芯片，在软件上我就选择了Protel

8、99sE来设计本任务的电路的原理图跟PCB图。接下来我就根据要求画出电路图跟PCB图，然后向学校申请一个实验室，之后进行手工焊制电路板。 2.2 DDS技术内部的简介 2.2.1 频率合成技术 频率合成就是在以小段频率之中，它能产生多个频率输出点的工作，并且有一个相对准确的参考频率。根据频率合成的原理发明了频综，频率合成技术在现在这个时代发展是非常快的，它也代表了现代技术与以前技术的一个很大的飞跃，它已经成为电子信息技术之中的一个重要组成部分。许多电子产品都需要研究其内在的频率性能，在二十一世纪中它的发展也是尤为的重要。 2.2.2 频率合成技术的发展及分类 在二十世纪三十年代的时候频率合成技

9、术开始被发掘出来，之前的频率合成技术是由许多晶体来产生的，它的振荡器产生许多的频率点，然后输出出来。频率在实际中是与电路没有任何关系的，它一般是由人来完成切换的，而晶体是来决定它是否稳定跟准确的。之后为了降低花费的成本就产生了一个非相干合成法，这个方法还是相对的稳定的，它是利用少量的晶体却产生较多的频率，从而使它的发展很快。但发展到一个新的阶段，就会淘汰一些跟不上的技术，于是新的方法就脱颖而出了，它也延续了非相干合成法的一些优点，比如它的稳定性，花费的成本较少等，这就是专家们刚提出的相干合成法，并且它只要一个频率源，而且节约的成本会更少。 直接频率合成就是第一种被人们称的相干合成法。直接频率的

10、种类有分频、倍频、混频等。可以通过把参考的频率进行数学化的处理而得出你所需要的频率，这种方法就叫做直接频率合成的方法。不光只需要一个基准源，如果有很多的基准源也可以通过数学化的方法直接合成你所要的频率。虽然这个方法有许多的优点，可以完成我们所需的要求，但它也产生一些不必要的麻烦，它的缺点也是非常的多的，考虑到其的弊大于利，这种方法我们基本不会进行运用的。 既然有直接频率合成，那么从实物的客观性上知道，一定会出现一个间接频率合成的方法，间接频率合成其中也有好多的小分类，比如最重要的就是它的模拟间接频率合成。人类将锁相技术结合着相位反馈理论一同运用到了模拟间接频率合成技术中，并且取得了成功，开创了

11、新一代的频率合成技术，它的重要部分是锁相环频率合成。数模混合的锁相环就代表着目前运用最多的合成方法，它的各部分是数字鉴相器、模拟环路滤波和压控振荡器以及分频器，由于组成方式多，也就造就了它具有的优点能高频率的输出，能抵制内部的排斥，产生较低的噪声等，因此在频率合成技术复杂的今天，它能继续占主导优势。现在的市场上性价比较高的频率合成器还是很多的，比如一些好公司，Motorola公司和Qualcomn公司等，产品有MC145191、Qualcomn、Q3236、LMX2325、LMX2326、LMX2330等。这些公司的生产，让我们有了更多的选择。 七十年代的时，我们已经步入了频率合成的第三个时代，那是因为直接数字合成DDS技术的诞生，它的诞生是本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页